在工业生产过程中控制工程网版权所有,1969年问世的PLC和1975年问世的DCS可能是两类影响最为深远的计算机控制系统。PLC 的问世取代了继电器之类的器件,实现了开关量的连锁控制、程序控制;DCS的问世取代了显示仪、调节器之类的仪表,实现了模拟量的指示、记录和PID回路调节等功能。20世纪80年代末期,随着计算机技术、通信技术、集成电路技术、智能传感器技术的发展而出现的现场总线控制系统(Fieldbus Control System , FCS )改变了原有控制系统的结构,使控制系统由封闭向开放走出了重要的一步。20世纪90年代中期,以PC为基础的控制系统(PC-Based Control System,PCBCS)开始出现,不少学者认为它将是工业自动化领域最具发展潜力的新技术,他们将PCBCS 与PLC 、DCS、 (或者再加上FCS)并称为工业生产过程三大(或四大)控制系统[1][2]。甚至有人在四年以前的文章中就谈到"多数人认为在今后十年内PC控制将逐步取代传统的PLC或DCS"[3]。而德国菲尼克斯(PHOENI
2 PCBCS结构
什么是PCBCS呢?将经过加固的PC机硬件与控制软件相结合,实施通常由专用PLC、 DCS执行的控制功能,或者说将PLC的控制功能"封装在"软件内,运行在PC的环境中[5]。
PCBCS控制系统主要由以下三部分组成:PC机;I/O组件及其连接件;操作系统软件和应用软件。
PC机将以往PLC、DCS控制系统中的操作站、控制站溶为一体,同时具备实施控制、通信及操作显示等多项功能。快速发展的计算机技术使PC机可提供一个真正开放的平台,使系统所有的功能集成于PC这个统一开放的平台上,以减少安装空间、节省电缆,将复杂的通信连接简单化,还可通过国际互联网Internet或企业内部网Intranet 得到重要的生产信息,实现生产过程优化。为可靠起见,PC机通常采用工业PC机。我们知道控制工程网版权所有,早期在控制系统里出现的PC机只具有作为人机界面操作站的功能,后来功能逐步增加,PC机可以完成报警、计算、报表、连接数据库、连接办公网络等功能,而现在的PCBCS控制系统中,PC机又多了一项控制功能,即所谓基于PC的控制。
I/O组件也是完全开放的控制工程网版权所有,可以支持多家公司的多种I/O硬件,包括很多PLC的远程I/O及I/O分站。它还可以与现场总线技术结合,使PC机通过现场总线接口与带现场总线的I/O设备相连。由于这些I/O组件均为经过长期现场运行考验过的设备,其可靠性是不容置疑的。只不过它无需象早期的PLC、DCS控制系统那样必须采用某一公司某一系列的I/O组件,而可以由用户选择自己喜爱的I/O组件。
上层对多种操作系统软件和应用软件是开放的,目前已经有多种商品化的操作系统软件和应用软件,用户也可以挑选自己中意的软件。
由以上三个组成部分就可以看出PCBCS系统的开放性是全面的,因此它现在的和未来的发展速度都将是非常快的,决不会象以往的PLC 、DCS控制系统那样因封闭性、专一性而造成长期发展滞后,而会随计算机技术、通信技术、I/O组件制造技术、现场总线技术及软件技术的发展与时俱进,迅速提升。
3 PCBCS优点
PCBCS控制系统的优点可以概括为:价格较低;对各种控制及业务应用、信息的存取均很简便;软件向新的硬件平台的可移植性优良;控制、人机界面及编程功能易于集成;易于将过程控制、逻辑控制、批量控制以及运动控制等合为一体;不依赖于各种专有的控制系统[5]。例如www.cechina.cn,PC机在CPU、内存等方面具有明显的优势,当进行数据处理(如模拟量运算)时,PC机的运算速度通常是PLC、DCS的10倍以上,这是因为PCBCS中的PC机可以保持与最先进的PC产品技术同步。同时,PCBCS控制系统还可节省在CPU、电源、机架、机柜、接线等方面的投资。
德国学者埃贝哈德·格罗茨博士认为基于PC的自动化控制解决方案的7种趋势是:在自动化控制技术中越来越多的使用PC;PC专用软件越来越多,人们可以在PC机上编程和操作,如同在可编程序控制器上;可以在PC机上完成实时和控制任务的系统软件的应用越来越广泛;传统的PC编程通过使用新的编程技术控制工程网版权所有,极大的推进了生产的进步,使得基于PC的自动化控制技术更是飞跃发展;基于PC 的自动化标准越来越多;Internet技术在自动化控制技术中越来越重要;分布式系统将改变自动化控制方式[6]。
4 PCBCS产品
各大PLC制造厂商,如西门子、 ROCKWELL automation、 GE Fanuc、 三菱电